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改性水性聚氨酯乳液的合成及在涂料印花粘合剂中的应用

来源:印染在线 发布时间:2011年08月30日

1.7薄膜吸水率的测试

将聚氨酯薄膜准确称量后放入蒸馏水中静止24h,取出后快速用滤纸吸去表面水分后称量,吸水率用公式(2.5)计算:

吸水率%=(M2-M1)/M1×100%          (2-5)

其中:M1浸水前薄膜的质量;M2浸水后薄膜的质量

1.8乳液稳定性的测试

取一定量的乳液装入离心管中,使用TG16A.W型离心机分别离心10min~1]30min(3000ffmin),观察有没有分层和沉淀,评价乳液的稳定性。

1.9红外光谱分析

使用FTIR一5700型傅立叶变换红外仪对聚氨酯薄膜进行红外光谱测试。

1.10扫描电镜分析

使用JSM6390型扫描电子显微镜观察涂层整理前后纤维表面的变化,以及水洗前后纤维表面的变化,测试条件为:温度4℃,放大倍数l000倍,电压1000V。

1.11热失重分析

使用梅特勒托利多仪器有限公司制造的TGA/SDTA851型热分析仪进行热失重分析,升温速率5℃/min,温度变化范围25℃一400℃,N,气保护。

1.12性能测试

牢度:用摩擦色牢度仪按照GB/T3920—1997《纺织品耐摩擦色牢度试验》测试试样的干湿摩擦牢度,皂洗(沾色)牢度按GB251—1995进行评级;手感;整理后的织物进行闭目触摸,以5~10人为一小组进行评级,手感依次按硬、较硬、较软、软进行评定;堵网性_421:将配制的印花浆在120目筛网上来回刮一次,再将网置于30℃烘箱中烘10min,然后用冷水冲洗网筛,观察网眼的堵塞情况,以判断粘合剂的堵网性能。

2、结果与讨论

2.1环氧树脂加入方法的影响

本实验所用的环氧树脂对水性聚氨酯改性共用了两种方法:共聚和共混法。所谓的共聚本质上是环氧树脂参与了共聚反应,共混可以理解为环氧树脂没有参与共聚反应只是机械的混合进去了。在课题中我们用了一工艺,通过共聚和共混法制备出了改性聚氨酯乳液,对其性能进行了研究。
/Files/UploadFiles/ttmn.COM/2011/8/20110830-090458-883.jpg

2.1.1加入方法对乳液性能的影响

采用机械共混法,EP与PU间没有化学键的结合,EP不具亲水性,而PU链中的羧基及聚醚链段对水具有亲和性,当两者在水中乳化时EP被包覆在P内,形成一种核壳结构。而采用共聚法含羟基的EP被接枝~tJpu长链上,乳化过程中这部分EP就会存在于壳层。

试验发现,共聚法较机械共混法难于得到稳定的乳液,其原因可能是:共聚法中,EP被接枝到Pu长链上形成了部分支链结构,导致其相对分子质量迅速增大,从而使预聚体粘度过大,影响了乳化;另外NCO基团还可与环氧基团发生反应生成嗯唑烷酮结构。而机械共混法,环氧基团被包裹在核层,即使发生开环反应,也主要在乳液微粒内部,因此乳液稳定性较好。

2.1.2加入方法对乳液涂膜性能的影响

把环氧树脂加入量定为7%两种加入方式对涂膜性能的影响见表2—2。
/Files/UploadFiles/ttmn.COM/2011/8/20110830-090602-282.jpg

从表4—2可以看出,共聚法所得涂膜的性能明显优于共混法,但伸长率有所下降。这是因为共聚法改性时PU与EP、EP与EP之间形成了局部交联结构,使聚合物中出现立体型结构分子,在外力作用下分子链间滑动受阻,伸长率变小,抗拉强度变大。

2.3.2环氧树脂加入量对乳液的影响

随着环氧树脂加入量的增加,尤其是共聚法中,乳化前预聚体的粘度剧烈升高。当EP的质量分数超过8时预聚体粘度(粘度测试均是在含固量30%过大,乳液的稳定性也变差。
/Files/UploadFiles/ttmn.COM/2011/8/20110830-090636-541.jpg

从表可知,环氧树脂的引入使水性聚氨酯涂膜的性能得到了较大的改善,但是乳液的粘度越来越大,乳液稳定性也变差,其原因可能是随着加入的环氧树脂的增加,乳液中位于胶粒外壳的环氧基团也随之增加,其在TEA的催化作用下进行开环反应,乳液粒子之间形成的交联物增多。因此环氧树脂的加入量在6%最为合适。在之后的应用性能测试中也可看出虽然随着环氧树脂加入量的增加被整理织物的各种摩擦牢度均有所提高但是其手感跟着变差,从这方面来考虑环氧树脂的加入量也不应过大。

2.4水性聚氨酯涂料印花粘合剂的理化性能(共聚改性后的)

按得到的最佳工艺进行重演性实验,测得乳液性能如下:
/Files/UploadFiles/ttmn.COM/2011/8/20110830-090708-385.jpg

这是PU预聚物中的.NCO基团与环氧树脂中的OH基团发生了反应,生成.NHCOO.基团所致。由于在中和过程中,三乙胺的催化作用而引起的环氧基团的开环反应。由以上分析可知,环氧树脂共聚改性过程中所发生反应有:1环氧树脂通过.OH基团与.NCO基团反应,与聚氨酯产生化学键的结合。2在三乙胺中和阶段环氧基团发生了开环反应。这和我们预计的相吻合,正是这一系列反应形成了环氧树脂改性聚氨酯体系的结构,最终致使其物化性能的改变。

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